電機(jī)功率因數(shù)和效率的關(guān)系：正相關(guān)？還是？
功率因數(shù)和效率是電動機(jī)產(chǎn)品非常關(guān)鍵的性能指標(biāo)，功率因數(shù)和效率指標(biāo)越高越好，能夠同時提高功率因數(shù)和效率指標(biāo)的設(shè)計改進(jìn)方案一定更為優(yōu)秀。有豐富實踐經(jīng)驗的電機(jī)設(shè)計師都有過這樣的兩難選擇：設(shè)計優(yōu)化到一定水平，必須犧牲這兩個指標(biāo)的一個來確保另一個指標(biāo)。這種舍與得的博弈往往很是令人費(fèi)解，反映出功率因數(shù)和效率相互牽扯的內(nèi)在關(guān)系微妙且緊密。
電動機(jī)的功率因數(shù)，是指電機(jī)從電網(wǎng)中吸收的有功功率與視在功率之比。對電動機(jī)來說，功率因數(shù)可以理解為定子電流中的有功電流分量與定子總電流的比值。功率因數(shù)越高，說明電動機(jī)做的有用功越多，電源的利用率就高。我們也可以簡單地理解為電機(jī)接收電網(wǎng)能量并最大程度做功的能力。對于電網(wǎng)而言，希望用電設(shè)備有較高的功率因數(shù)，盡可能減少輸電線路上的損耗，最大限度發(fā)揮電廠產(chǎn)能，滿足盡可能多的用電客戶的需求。因此，對于電機(jī)產(chǎn)品功率因數(shù)考核要求，核心所在就是確保電網(wǎng)高效率、低成本運(yùn)行。
電機(jī)從電網(wǎng)吸收有用功率（即電機(jī)的輸入功率）后主要轉(zhuǎn)換為輸出軸上的機(jī)械功率，而另一部分則通過損耗的方式消耗掉。以發(fā)熱形式耗損在電機(jī)內(nèi)部的有功功率主要有：定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅耗、鐵芯損耗、機(jī)械損耗和風(fēng)摩耗，加上其他未被計入的損耗（雜散耗）即所謂的五大損耗。從能量傳遞的角度看，損耗越小則輸出到電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的機(jī)械功率（即電機(jī)的輸出功率）越大，輸出功率占輸入功率的百分比即電機(jī)的效率越高。
為了提高電機(jī)的效率，基本的手段就是減小各種損耗。控制定子繞組端部尺寸、繞組溫升以限制定子銅耗；鑄鋁轉(zhuǎn)子材料及槽形尺寸直接與轉(zhuǎn)子銅耗相關(guān)；風(fēng)扇與風(fēng)罩的設(shè)計改進(jìn)不僅改善了通風(fēng)散熱效果，可有效降低風(fēng)摩耗；機(jī)加工精度、軸承質(zhì)量及旋轉(zhuǎn)部件支撐系統(tǒng)的設(shè)計水平，既體現(xiàn)為電機(jī)綜合質(zhì)量水準(zhǔn)，也可有效減小機(jī)械損耗；采用較高牌號的硅鋼片，目的就是為了減少鐵芯損耗；采用低諧波繞組、閉口槽和車大氣隙以解決一些常規(guī)手段無解的問題等技術(shù)手段，除了針對具體的雜音、噪聲振動指標(biāo)超差等具體問題外，也可大幅減小雜散損耗。
在國家電機(jī)能耗控制政策導(dǎo)向下，各生產(chǎn)廠家多管齊下，有所側(cè)重地靈活應(yīng)用以上各種減小損耗的手段，促進(jìn)了高效率電機(jī)的推廣應(yīng)用：限產(chǎn)IE2能效等級電機(jī)，普及推廣IE3能效等級電機(jī)，不斷驗證、改進(jìn)超超高效電機(jī)生產(chǎn)過程中的設(shè)計技術(shù)和制造工藝，穩(wěn)步推進(jìn)IE4、IE5高能效電機(jī)生產(chǎn)。
對比電機(jī)功率因數(shù)和效率的概念，我們可以將兩者的關(guān)系進(jìn)行簡單的梳理：
（1）功率因數(shù)和效率都是電機(jī)產(chǎn)品可靠地經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵指標(biāo)，客戶為了省電或節(jié)約電費(fèi)，希望越大越好；
（2）功率因數(shù)考量電機(jī)產(chǎn)品將所吸收的電網(wǎng)能量轉(zhuǎn)換有用功的能力，直接影響電網(wǎng)能量的利用水平和電網(wǎng)運(yùn)營成本。為此，國家對于用電設(shè)備功率因數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，在連續(xù)工作制電機(jī)技術(shù)條件中有嚴(yán)格的功率因數(shù)考核規(guī)定。
（3）電機(jī)效率是反映電機(jī)本體將吸收到的有功功率轉(zhuǎn)換為輸出軸上機(jī)械功率的能力，GB18613、GB30253和GB30254分別對量大面廣的電機(jī)產(chǎn)品效率進(jìn)行了限值控制要求，并通過一些政策傾斜，鼓勵企業(yè)開發(fā)和生產(chǎn)高效電機(jī)。
（4）功率因數(shù)和效率的表達(dá)不同。盡管兩者都是比值關(guān)系，但功率因數(shù)采用直接的比值，而效率則采用百分比表達(dá)。
按照中商情報網(wǎng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年上半年全國工業(yè)用電量22116億千瓦時，占全社會用電量的比重為65.9%。而電機(jī)產(chǎn)品作為工業(yè)用電的主體，對國家整體的節(jié)能水平有較大的影響。因而無論是電機(jī)功率因數(shù)的控制，還是電機(jī)效率的提升或能效考核，都是非常必要且有巨大社會經(jīng)濟(jì)效益的手段。
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